EP0306630B1 - Process for the regeneration of the soot filter in a diesel exhaust engine system - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for regenerating a soot filter system in the exhaust tract of a diesel engine with a supercharger according to the preamble of claim 1.
- an exhaust gas treatment system in an internal combustion engine provided with a charging device is known.
- the speed of the turbine of the charging device is increased via a flap control in order to increase the boost pressure.
- a larger amount of charge air is fed to the burner to stabilize the combustion thereof.
- the burner is fed with a prepared mixture of fuel and combustion air, and the critical operating range of the burner at low speed and low load on the internal combustion engine is stabilized by increasing the boost pressure of the charging device.
- changes in the charging device of an internal combustion engine are essential.
- JP-A-61-93219 is an internal combustion engine with a soot filter system and a supercharger known, in which charge air is fed into the exhaust line going to the soot filter with the aid of control valves, to support the regeneration of the soot filter system.
- charge air is fed into the exhaust line going to the soot filter with the aid of control valves, to support the regeneration of the soot filter system.
- a soot filter system is specified in the exhaust tract of a diesel engine, in which the burner of the regeneration device is operated with exhaust gas from the diesel engine.
- the oxygen content of the exhaust gas can be insufficient for the burner to work reliably.
- the gas generated by the burner and used to regenerate the soot filter contains only a little oxygen which is required for the soot combustion during regeneration.
- diesel engines have become increasingly popular Call charging or turbocharging applied, in which air under a boost pressure is fed to the cylinders of the internal combustion engine.
- a supercharger usually comprises a turbine in the exhaust tract of the diesel engine and an associated compressor, the output of which is connected to the air inlet line or the air inlet lines of the diesel engine.
- the invention is based on the call to provide a method for regenerating a soot filter system in the exhaust tract of a diesel internal combustion engine with a charging device, in which one obtains stable operation of the burner of the regeneration device in the area of the entire engine map of the internal combustion engine.
- a method for regenerating a soot filter system in the exhaust tract of a diesel internal combustion engine with a charging device is specified for this purpose, which has the features of claim 1.
- the air which is at a predetermined boost pressure, which is generated by means of the charging device, is fed to the burner, so that it can be used as combustion air for the burner in admixture with exhaust gas.
- the air under the desired pressure is therefore the So-called charge air, which is also used according to the invention for operating the burner of the regeneration device of the soot filter system.
- the burner can also be operated reliably in the entire engine map of the diesel engine, since it is at least not exclusively dependent on the oxygen content of the exhaust gas. This also simplifies the control of such a burner for the soot filter regeneration and one obtains an improved operational reliability without having to put up with a relatively large and cost-intensive additional design effort.
- the burner is also supplied with exhaust gas, see in particular possible difficulties that are caused by the fact that, for example, when the diesel engine is idling, the pressure of the charge air supplied by the charging device is insufficient to ensure reliable operation of the burner in this idle operating range to guarantee. Since the burner is also supplied with exhaust gas, the burner can be operated with exhaust gas when the diesel engine is idling, which has a relatively high oxygen content in the idling operating state, which is sufficient for the burner to work reliably. Furthermore, one obtains such for the burner in the entire engine map Working conditions that always make the burner reliably flammable. When the engine load is low, i.e.
- soot filter system which, in advantageous further refinements according to the invention, can comprise two or more soot filters connected in parallel, such a can expediently be used according to the invention
- a common burner is provided for the regeneration, so that in the entire soot filter system, even if it comprises several soot filters, only a single burner is required to operate un as little as possible.
- so-called multi-filter systems it may also be expedient to assign a burner to each soot filter so that the number of burners corresponds to the number of soot filters.
- the burner of the regeneration device which is supplied with both exhaust gas and charge air from the charging device, it has proven expedient to arrange the burner or burners directly in the exhaust gas line or the exhaust gas lines, so that the burner is continuously flowed through by the exhaust gas.
- the burner or burners can also be arranged in parallel with the exhaust pipe (s) in order to avoid a constant flow through the burner (s) with exhaust gas.
- a regulating device is present in the connecting line between the burner or burners in the charging device.
- This can expediently be formed by a valve and preferably by a solenoid valve.
- a check valve in the connecting or connecting lines between the charging device and the burner, which prevents exhaust gas from entering the connecting line or connecting lines.
- the soot filter system 1 a shown in FIG. 1 is intended as an example of a four-cylinder diesel internal combustion engine which has a charging device 2.
- the supercharger 2 comprises a turbine 3, which is arranged in an exhaust tract 4 of the diesel engine 5, and a compressor 6, which also sucks in air through a suction filter 7, compresses it and introduces it through an outlet into the inlet system 8 of the diesel engine 5.
- the regeneration device of the soot filter system 1a is denoted overall by 9.
- the regeneration device 9 has a burner 10, which is arranged in the exhaust tract 4 of the diesel engine 5. In the exhaust tract 4, the burner 10 is followed by a soot filter 11 in the example shown.
- connection line 12 connects the inlet system 8 of the diesel internal combustion engine 5, which is connected to the outlet of the compressor 6 of the charging device 2, and connects the inlet system 8 to the burner 10.
- a solenoid valve 13 for example, can be arranged in the connecting line 12 as a control device.
- the soot filter system 1a is shown the burner 10 of the regeneration device 9, when the soot filter 11 is to be regenerated, ie the soot particles collected there are to be burned off, is supplied with exhaust gas in the exhaust tract 4 as well as with charge air from the charging device 2 via the connecting line 12. With the help of the solenoid valve 13 in the connecting line 12, the amount of charge air supplied to the burner 10 can be regulated.
- the burner 10 essentially serves the exhaust gas in the exhaust tract 4 as a combustion medium, since the charging device 2 cannot generate charge air with sufficient pressure in idle mode .
- the burner 10 can also be ignited and operated in the idle mode.
- the charging device 2 supplies charge air with a low charge pressure, which is then additionally fed into the burner 10.
- the oxygen content in the exhaust gas then drops, so that reliable ignition and operation of the burner 10 is ensured thanks to the supply of the charge air.
- the charge pressure of the charge air from the charging device 2 is likewise correspondingly high, while the oxygen content in the exhaust gas becomes low, so that sufficient charge air is branched off from the charging device 2 so that the burner is reliable even in this operating state of the diesel engine 5 can work.
- the charging air 2 of the charging device 2 is always automatically fed in via the connecting line 12 in the burner 10 such operating conditions are present that this can be ignited and operated reliably.
- the embodiment variant of a soot filter system 1b shown in FIG. 2 is also a so-called single-filter system, the illustration of the diesel internal combustion engine 5 and the further details of the charging device 2 being omitted.
- the burner 10 'in the soot filter system 1b in FIG. 2 is not arranged in the exhaust tract 4, but is connected in parallel to it, i.e. it lies in a so-called bypass branch.
- the burner 10 ' is supplied with both exhaust gas from the exhaust tract 4 and charge air from the charging device (not shown). All other details shown in Fig. 1 correspond mutatis mutandis in the embodiment of the soot filter system 1b.
- the soot filter system is generally designated 1c and, as an example of a multi-filter system, a design with two soot filters 11, 11 'connected in parallel is selected here.
- the exhaust tract 4 is branched and the soot filter 11 or 11 'is then arranged in the respective branch formed.
- a flap 14 is arranged, which serves as a control device and which directs the exhaust gas flow according to its position through a soot filter 11 as shown in the example shown. If this soot filter 11 has to be regenerated, the flap is rotated by approximately 90 ° from the position shown in FIG. 3 and the exhaust gas in the exhaust tract 4 is then fed to the soot filter 11 '.
- the total designated 9 regeneration device in this example comprises a single burner 10 ⁇ , which is intended together for the regeneration of both soot filters 11, 11 '.
- the output of the burner 10 ⁇ opens into the branching area of the exhaust tract 4 and by means of the flap 14, the hot exhaust gas flow generated by the burner 10 "is then directed to the soot filter 11 or 11 'to be regenerated
- the charging device shown is supplied via the connecting line 12.
- a connecting line 15 is shown, via which a connection is established between the exhaust gas tract 4 and the connecting line 12 coming from the charging device 12. Via this connecting line 15, exhaust gas is mixed into the charge air flow in the connecting line 12, so that the burner 10 ⁇ is supplied with a mixture of charge air and exhaust gas from the exhaust tract 4.
- FIG. 4 Another embodiment variant of the soot filter system is denoted overall by 1d in FIG. 4.
- the burners 10' ⁇ are each flaps 19, 19 'upstream, and the burners 10 ⁇ ' is a soot filter filter 11, 11 'downstream.
- the flaps 19, 19 ' serve, for example, to decouple the filter 11 from the flow through the exhaust gas in the closed state in order to regenerate this filter 11, while the exhaust gas is then cleaned by the second soot filter 11' connected in parallel.
- the flap 19 'in the exhaust pipe 18 is then open.
- burner 10' ⁇ which is supplied with charge air from the charging device, not shown, is then ignited and put into operation so that it supplies 11 hot combustion gases for the regeneration of the soot filter. If in this example the flap 19 or 19 'is leaking in the closed state, then a further admixture of exhaust gas from the exhaust tract 4 takes place via the flap gap formed here.
- the flaps 19, 19' are designed such that in the closed position there is always a certain leakage path is present and the burners 10 ⁇ 'in Fig. 4 are operated in the mixed operation of charge air and exhaust gas in the exhaust tract 4.
- control valves and the like. be provided in the connecting line 12 and / or the connecting line 15 in Fig. 3 to the charge air supply to the burner 10, 10 '. 10 ⁇ , 10' ⁇ to control in a corresponding manner.
- the invention is not limited to the double filter system or single filter system of a soot filter system 1a to 1d shown as an example, but more than two soot filters can of course also be provided, the design then being analogous to FIGS. 3 to 4 is hit.
- the number of soot filters 11 to 11 'provided in the soot filter system 1a to 1d essentially depends on the size of the diesel internal combustion engine and / or possibly the available space.
Description
Die Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren zum Regenerieren einer Rußfilteranlage im Abgastrakt einer Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Aufladeeinrichtung nach den Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for regenerating a soot filter system in the exhaust tract of a diesel engine with a supercharger according to the preamble of claim 1.
Aus JP-A-60-216017 ist eine Abgasbehandlungsanlage bei mit einem mit einer Aufladeeinrichtung versehenen Brennkraftnaschine bekannt. Zum Einleiten der Regenerierung bein Arbeiten der Brennkraftmaschine mit niedriger Drehzahl und niedriger Belastung wird über eine Klappensteuerung die Drehzahl der Turbine der Aufladeeinrichtung zur Erhöhung des Ladedrucks erhöht. Hierdurch wird zur Stabilisierung der Verbrennung des Brenners diesem eine größere Menge an Ladeluft zugeleitet. Der Brenner wird hierbei mit einem aufbereiteten Gemisch aus Brennstoff und Brennluft gespeist, und der kritische Betriebsbereich des Brenners bei niedriger Drehzahl und geringer Belastung der Brennkraftmaschine wird durch eine Erhöhung des Ladedrucks der Aufladeinrichtung stabilisiert. Hierdurch sind Änderungen bei der Aufladeeinrichtung einer Brennkraftmaschine unabdingbar.From JP-A-60-216017, an exhaust gas treatment system in an internal combustion engine provided with a charging device is known. To initiate regeneration when the internal combustion engine is working at low speed and low load, the speed of the turbine of the charging device is increased via a flap control in order to increase the boost pressure. As a result, a larger amount of charge air is fed to the burner to stabilize the combustion thereof. The burner is fed with a prepared mixture of fuel and combustion air, and the critical operating range of the burner at low speed and low load on the internal combustion engine is stabilized by increasing the boost pressure of the charging device. As a result, changes in the charging device of an internal combustion engine are essential.
Aus JP-A-61-93219 ist eine Brennkraftmaschine mit einer Rußfilteranlage und einer Aufladeeinrichtung bekannt, bei welcher mit Hilfe von Steuerventilen Ladeluft in die zum Rußfilter gehende Abgasleitung eingespeist wird, un die Regenerierung der Rußfilteranlage zu unterstützen. Auch hierbei ergeben sieh Sehwierigkeiten bei der Einleitung und Durchführung der Regenerierung in allen Betriebsbereichen und Belastungsbereichen der Brennkraftmaschine.From JP-A-61-93219 is an internal combustion engine with a soot filter system and a supercharger known, in which charge air is fed into the exhaust line going to the soot filter with the aid of control valves, to support the regeneration of the soot filter system. Here, too, there are visual difficulties when initiating and carrying out the regeneration in all operating areas and load areas of the internal combustion engine.
Auch gibt es Brenner für eine Regenerierungseinrichtung, welche mit verdichteter Luft betreibbar Sind, wobei jedoch relativ hohe Drücke der zur Verbrennung benötigten Brennluft erforderlich sind. Daher benötigt man hierbei zusätzliche Verdichter, die zu einer zusätzlichen Verteuerung einer solchen Rußfilteranlage führen und hier eine relativ große Leistung verbrauchen.There are also burners for a regeneration device which can be operated with compressed air, but relatively high pressures of the combustion air required for combustion are required. Therefore, additional compressors are required which lead to an additional increase in the cost of such a soot filter system and which consume a relatively large output here.
In der älteren DE-A-37 17 140 ist eine Rußfilteranlage in Abgastrakt einer Diesel-Brennkraftmaschine angegeben, bei der der Brenner der Regenerierungseinrichtung mit Abgas der Diesel-Brennkraftmaschine betrieben wird. Hierbei hat es sieh gezeigt, daß unter n-wissen Betriebsbedingungen im Motorkennfeld der Diesel-Brennkraftmaschine der Sauerstoff-Gehalt des Abgases für ein zuverlässiges Arbeiten des Brenners ungenügend werden kann. Ferner ergibt sieh auch die Sehwierigkeit, daß das vom Brenner erzeugte und zur Regeneration des Rußfilters diendende Gas nur noch wenig Sauerstoff enthält, der für die Rußverbrennung bei der Regenerierung benötigt wird.In the older DE-A-37 17 140, a soot filter system is specified in the exhaust tract of a diesel engine, in which the burner of the regeneration device is operated with exhaust gas from the diesel engine. Here, it has been shown that under n-knowing operating conditions in the engine map of the diesel engine, the oxygen content of the exhaust gas can be insufficient for the burner to work reliably. Furthermore, there is also the difficulty that the gas generated by the burner and used to regenerate the soot filter contains only a little oxygen which is required for the soot combustion during regeneration.
In den letzten Jahren wird auf dem Gebiet der Diesel-Brennkraftmaschinen in zunehmendem Maße die Rufladung bzw. Turboaufladung angewandt, bei der unter einen Ladedruck stehende Luft den Zylindern der Brennkraftmaschine eingespeist wird. Eine solehe Aufladeeinrichtung umfaßt üblicherweise eine Turbine in Abgastrakt der Diesel-Brennkraftmaschine und einen zugeordneten Verdichter, dessen Ausgang mit der Lufteinlaßleitung bzw. den Lufteinlaßleitungen der Diesel-Brennkraftmaschine verbunden ist. Bei einer solehen sogenannten aufgeladenen Diesel-Brennkraftmaschine erhält man höhere Leistungen und einen verbesserten Wirkungsgrad bei der Verbrennung.In recent years, diesel engines have become increasingly popular Call charging or turbocharging applied, in which air under a boost pressure is fed to the cylinders of the internal combustion engine. Such a supercharger usually comprises a turbine in the exhaust tract of the diesel engine and an associated compressor, the output of which is connected to the air inlet line or the air inlet lines of the diesel engine. With such a so-called supercharged diesel internal combustion engine, higher outputs and an improved combustion efficiency are obtained.
Der Erfindung liegt die Rufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regenerieren einer Rußfilteranlage im Abgastrakt einer Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Aufladeeinrichtung bereitzustellen, bei dem man ein stabiles Arbeiten des Brenners der Regenerierungseinrichtung im Bereich des gesamten Motorkennfeldes der Brennkraftmaschine erhält.The invention is based on the call to provide a method for regenerating a soot filter system in the exhaust tract of a diesel internal combustion engine with a charging device, in which one obtains stable operation of the burner of the regeneration device in the area of the entire engine map of the internal combustion engine.
Nach der Erfindung wird hierzu ein Verfahren zum Regenerieren einer Rußfilteranlage im Abgastrakt einer Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Aufladeeinriehtung angegeben, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 hat.According to the invention, a method for regenerating a soot filter system in the exhaust tract of a diesel internal combustion engine with a charging device is specified for this purpose, which has the features of claim 1.
Bei dieser erfindungsgemäßen Rußfilteranlage wird die unter einen vorbestimmten Ladedruck, der mittels der Aufladeeinrichtung erzeugt wird, stehende Luft dem Brenner zugeleitet, so daß diese als Verbrennungsluft für den Brenner in Vermischung mit Abgas genutzt werden kann. Bei einer solchen aufgeladenen Diesel-Brennkraftmaschine ist somit unter dem gewünchten Druck stehende Luft, die sogenannte Ladeluft, vorhanden, die nach der Erfindung zusätzlich für das Betreiben des Brenners der Regenerierungseinrichtung der Rußfilteranlage genutzt wird. Somit können bei der erfindungsgemäßen Rußfilter-Anlage zusätzliche Verdichter für die Erzeugung unter Druck stehender Luft, die als Verbrennungsluft für den Brenner dient, entfallen, so daß sieh die gesamte Rußfilteranlage wesentlich vereinfacht. Zum anderen kinn der Brenner auch darüber hinaus zuverlässig im gesamten Motorkennfeld der Diesel-Brennkraftmaschine betrieben werden, da er zumindest nicht ausschließlich von dem Sauerstoff-Gehalt des Abgases abhängig ist. Hierdurch vereinficht sieh auch die Steuerung eines solchen Brenners für die Rußfilter-Regenerierung und man erhält eine verbesserte Betriebszuverlässigkeit, ohne einen relativ großen und kostenintensiven zusätzlichen Konstruktionsaufwand in Kauf nehmen zu müssen.In this soot filter system according to the invention, the air which is at a predetermined boost pressure, which is generated by means of the charging device, is fed to the burner, so that it can be used as combustion air for the burner in admixture with exhaust gas. In such a turbocharged diesel internal combustion engine, the air under the desired pressure is therefore the So-called charge air, which is also used according to the invention for operating the burner of the regeneration device of the soot filter system. Thus, in the soot filter system according to the invention, additional compressors for the generation of pressurized air, which serves as combustion air for the burner, can be dispensed with, so that the entire soot filter system is considerably simplified. On the other hand, the burner can also be operated reliably in the entire engine map of the diesel engine, since it is at least not exclusively dependent on the oxygen content of the exhaust gas. This also simplifies the control of such a burner for the soot filter regeneration and one obtains an improved operational reliability without having to put up with a relatively large and cost-intensive additional design effort.
Da der Brenner auch mit Abgas gespeist wird, lassen sieh insbesondere mögliche Schwierigkeiten verneiden, die ihre Ursache darin haben, daß beispielsweise im Leerlauf der Diesel-Brennkraftmaschine der Druck der von der Aufladeeinrichtung gelieferten Ladeluft nicht ausreicht, um ein zuverlässiges Arbeiten des Brenners in diesem Leerlaufbetriebsbereich zu gewährleisten. Da der Brenner zusätzlich mit Abgas versorgt wird, kann im Leerlauf der Diesel-Brennkraftmaschine der Brenner mit Abgas betrieben werden, das in Leerlaufbetriebszustand einen relativ hohen Sauerstoff-Gehalt hat, der zum zuverlässigen Arbeiten des Brenners ausreicht. Ferner erhält man für den Brenner im gesamten Motorkennfeld solche Arbeitsbedingungen, die den Brenner immer zuverlässig brennfähig machen. Bei niedriger Motorbelastung, wenn also auch der von der Aufladeeinrichtung erzeugte Ladedruck der Ladeluft niedrig ist, wird wenig Ladeluft dem Brenner zugeführt, jedoch hat das zugleich zugemischte Abgas aus dem Abgastrakt einen relativ hohen Sauerstoffgehalt, so daß sieh bein Betreiben des Brenners in diesem Belastungszustand keine Sehwierigkeiten ergeben. Bei großer Motorbelastung hingegen steht die von der Aufladeeinrichtung gelieferte Ladeluft unter einen hohen Ladedruck, so daß viel Ladeluft in den Brenner eingespeist werden kann und in diesem Betriebszustand der Brenner zuverlässig arbeiten kann, obgleich das Abgas im Abgastrakt in diesem Bereich des Motorkennfeldes einen relativ geringen Sauerstoffgehält hat. Durch die Zuführung der Ladeluft zu dem Brenner kann somit der geringe Sauerstoffgehalt des Abgases automatisch kompensiert werden, so daß auch in diesem Motorbelastungsbereich keine Sehwierigkeiten beim Betreiben der Regenerierungseinrichtung zu befürchten sind. Durch diese Maßnahme, daß der Brenner der Regenerierungseinrichtung sowohl mit Abgas als auch mit Ladeluft von der Aufladeeinrichtung gespeist wird, erhält man somit eine automatische über den von der Aufladeeinrichtung gelieferten Ladedruck der Ladeluft geregelten günstigen Betriebsbereich für den Brenner der Regenerierungseinrichtung.Since the burner is also supplied with exhaust gas, see in particular possible difficulties that are caused by the fact that, for example, when the diesel engine is idling, the pressure of the charge air supplied by the charging device is insufficient to ensure reliable operation of the burner in this idle operating range to guarantee. Since the burner is also supplied with exhaust gas, the burner can be operated with exhaust gas when the diesel engine is idling, which has a relatively high oxygen content in the idling operating state, which is sufficient for the burner to work reliably. Furthermore, one obtains such for the burner in the entire engine map Working conditions that always make the burner reliably flammable. When the engine load is low, i.e. when the charge pressure of the charge air generated by the charging device is low, little charge air is fed to the burner, but the simultaneously mixed exhaust gas from the exhaust tract has a relatively high oxygen content, so that when the burner is operated in this load state, there is none Problems. With a large engine load, however, the charge air supplied by the charging device is under a high boost pressure, so that a lot of charge air can be fed into the burner and the burner can work reliably in this operating state, although the exhaust gas in the exhaust tract has a relatively low oxygen content in this area of the engine map Has. By supplying the charge air to the burner, the low oxygen content of the exhaust gas can thus be automatically compensated for, so that there are no problems with operating the regeneration device in this engine load range either. By this measure that the burner of the regeneration device is fed with both exhaust gas and charge air from the charging device, one thus obtains an automatic, favorable operating range for the burner of the regeneration device, which is regulated by the charging pressure of the charging air supplied by the charging device.
In Abhängigkeit von der Auslegungsform der Rußfilteranlage, die bei vorteilhaften weiteren Ausgestaltungen nach der Erfindung zwei oder mehr parallel geschaltete Rußfilter umfassen kann, kann nach der Erfindung zweckmäßigerweise eine solche Auslegung getroffen werden, daß ein gemeinsamer Brenner für die Regenerierung vorgesehen ist, so daß man in der gesamten Rußfilteranlage, auch wenn sie mehrere Rußfilter umfaßt, nur einen einzigen Brenner benötigt, un einen möglichst geringen Bauaufwand betreiben zu müssen.Depending on the design of the soot filter system, which, in advantageous further refinements according to the invention, can comprise two or more soot filters connected in parallel, such a can expediently be used according to the invention Interpretation are made that a common burner is provided for the regeneration, so that in the entire soot filter system, even if it comprises several soot filters, only a single burner is required to operate un as little as possible.
Alternativ und insbesondere bei der Verwendung von sogenannten Mehrfilter-Systemen kann es auch zweckmäßig sein, jedem Rußfilter einen Brenner zuzuordnen, so daß die Anzahl der Brenner der Anzahl der Rußfilter entspricht.Alternatively and in particular when using so-called multi-filter systems, it may also be expedient to assign a burner to each soot filter so that the number of burners corresponds to the number of soot filters.
Bei dem Brenner der Regenerierungseinrichtung, der sowohl mit Abgas als auch mit Ladeluft von der Aufladeeinrichtung versorgt wird, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den oder die Brenner direkt in der Abgasleitung oder den Abgasleitungen anzuordnen, so daß der Brenner ständig vom Abgas durchströmt wird.In the burner of the regeneration device, which is supplied with both exhaust gas and charge air from the charging device, it has proven expedient to arrange the burner or burners directly in the exhaust gas line or the exhaust gas lines, so that the burner is continuously flowed through by the exhaust gas.
Alternativ kann oder können jedoch der oder die Brenner auch zu der oder den Abgasleitung(en) parallel geschaltet angeordnet werden, um eine ständige Durchströmung des oder der Brenner ait Abgas zu vermeiden.Alternatively, however, the burner or burners can also be arranged in parallel with the exhaust pipe (s) in order to avoid a constant flow through the burner (s) with exhaust gas.
Um die Ladeluftzufuhr zu dem Brenner oder den Brennern verändern zu können, ist es von Vorteil, wenn eine Regeleinrichtung in der Verbindungsleitung zwischen dem oder den Brennern in der Aufladeeinrichtung vorhanden ist. Diese kann zweckmäßigerweise von einem Ventil und vorzugsweise von einem Magnetventil gebildet werden.In order to be able to change the charge air supply to the burner or burners, it is advantageous if a regulating device is present in the connecting line between the burner or burners in the charging device. This can expediently be formed by a valve and preferably by a solenoid valve.
Um einen Durchgang des Abgases bei einer Mischspeisung des Brenners mit Abgas und Ladeluft zu verhindern, kann es zweckmäßig sein, ein Rückschlagventil in der Verbindungs- oder den Verbindungsleitungen zwischen der Aufladeeinrichtung und dem Brenner anzuordnen, das einen übertritt von Abgas in die Verbindungsleitung oder die Verbindungsleitungen unterbindet.To allow passage of the exhaust gas at a To prevent mixed feeding of the burner with exhaust gas and charge air, it may be expedient to arrange a check valve in the connecting or connecting lines between the charging device and the burner, which prevents exhaust gas from entering the connecting line or connecting lines.
Die Erfindung wird nachstehend an Beispiele unter Rezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin Zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Ansicht einer Rußfilteranlage mit einem einzigen Rußfilter, bei der der Brenner der Regenerierungseinrichtung sowohl mit Abgas im Abgastrakt der Diesel-Brennkraftmaschine als auch mit Ladeluft von der Aufladeeinrichtung versorgt wird,
- Fig. 2
- eine Fig. 1 ähnliche Ausführungsvariante, bei der der Brenner der Regenerierungseinrichtung jedoch nicht im Abgastrakt der Diesel-Brennkraftmaschine liegt, sondern hierzu parallel geschaltet ist,
- Fig. 3
- eine schematische Ansicht einer Rußfilteranlage mit zwei parallel geschalteten Rußfiltern als Beispiel eines Mehrfilter-Systems, und
- Fig. 4
- eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante eines Mehrfilter-Systems, bei dem ähnlich wie in Fig. 3 beispielhaft zwei parallel geschaltete Rußfilter vorgesehen sind.
The invention is explained below using examples with reference to the accompanying drawings. It shows:
- Fig. 1
- 2 shows a schematic view of a soot filter system with a single soot filter, in which the burner of the regeneration device is supplied both with exhaust gas in the exhaust tract of the diesel engine and with charge air from the charging device,
- Fig. 2
- 1 similar embodiment variant, in which the burner of the regeneration device is not located in the exhaust tract of the diesel internal combustion engine, but is connected in parallel to this,
- Fig. 3
- a schematic view of a soot filter system with two soot filters connected in parallel as an example of a multi-filter system, and
- Fig. 4
- is a schematic view of an embodiment of a multi-filter system, in which two soot filters connected in parallel are provided as in Fig. 3 as an example.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. Zur Unterscheidung sind die in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsvarianten der Rußfilteranlage insgesamt mit 1a, 1b, 1c und 1d bezeichnet. Die Rußfilteranlagen 1a bis 1d sind für aufgeladene Diesel-Brennkraftmaschinen bestimmt.In the figures of the drawing, identical or similar parts are provided with the same reference symbols. To distinguish them, the design variants of the soot filter system shown in the figures of the drawing are denoted overall by 1a, 1b, 1c and 1d. The
Die in Fig. 1 gezeigte Rußfilteranlage 1a ist als Beispiel für eine Vier-Zylinder-Diesel-Brennkraftmaschine bestimmt, die eine Aufladeeinrichtung 2 hat. Die Aufladeeinrichtung 2 umfaßt eine Turbine 3, die in einem Abgastrakt 4 der Diesel-Brennkraftmaschine 5 angeordnet ist sowie einen Verdichter 6, der übr einen Ansaugfilter 7 Luft ansaugt, diese verdichtet und über einen Auslaß in das Einlaßsystem 8 der Diesel-Brennkraftmaschine 5 einleitet.The
Die Regenerierungseinrichtung der Rußfilteranlage 1a ist insgesamt mit 9 bezeichnet. Die Regenerierungseinrichtung 9 weist einen Brenner 10 auf, der im Abgastrakt 4 der Diesel-Brennkraftmaschine 5 angeordnet ist. Im Abgastrakt 4 ist dem Brenner 10 bei dem dargestellten Beispiel ein Rußfilter 11 nachgeschaltet.The regeneration device of the
Bei dem dargestellten Beispiel geht von dem Einlaß-System 8 der Diesel-Brennkraftmaschine 5, das mit dem Auslaß des Verdichters 6 der Aufladeeinrichtung 2 in Verbindung steht, eine Verbindungsleitung 12 ab, die das Einlaß-System 8 mit dem Brenner 10 verbindet. Wie gezeigt kann in der Verbindungsleitung 12 als Regeleinrichtung beispielsweise ein Magnet-Ventil 13 angeordnet sein.In the example shown, a
Bei diesem dargestellten Beispiel der Rußfilteranlage 1a wird der Brenner 10 der Regenerierungseinrichtung 9, wenn der Rußfilter 11 zu regenerieren ist, d.h. die dort gesammelten Rußpartikel abzubrennen sind, sowohl mit Abgas im Abgastrakt 4 als-auch mit Ladeluft von der Aufladeeinrichtung 2 über die Verbindungsleitung 12 versorgt. Mit Hilfe des Magnet-Ventils 13 in der Verbindungsleitung 12 läßt sich die dem Brenner 10 zugeführte Ladeluftmenge regeln.In this example, the
Wenn die Diesel-Brennkraftmaschine 5 im Leerlauf arbeitet und der Brenner 10 der Regenerierungseinrichtung 9 in Betrieb genommen werden soll, so dient dem Brenner 10 im wesentlichen das Abgas im Abgastrakt 4 als Verbrennungsmedium, da die Aufladeeinrichtung 2 keine Ladeluft mit ausreichendem Druck im Leerlaufbetrieb erzeugen kann. Da das Abgas im Leerlaufbetrieb der Diesel-Brennkraftmaschine 5 jedoch einen hohen Sauerstoffgehalt hat, kann der Brenner 10 auch im Leerlaufbetrieb gezündet und betrieben werden. Sobald die Motorbelastung ansteigt, sich aber beispielsweise noch im niedrigen Belastungsbereich befindet, liefert die Aufladeeinrichtung 2 Ladeluft mit einem niedrigen Ladedruck, die dann zusätzlich in den Brenner 10 eingespeist wird. In diesem Betriebsbereich der Diesel-Brennkraftmaschine 5 fällt dann der Sauerstoffgehalt im Abgas ab, so daß dank der Zuleitung der Ladeluft ein zuverlässiges Zünden und Betreiben des Brenners 10 gewährleistet wird. Bei grober Motorbelastung ist der Ladedruck der Ladeluft von der Aufladeeinrichtung 2 ebenfalls entsprechend hoch, während der Sauerstoffgehalt im Abgas gering wird, so daß von der Aufladeeinrichtung 2 so ausreichend viel Ladeluft abgezweigt wird, daß der Brenner auch in diesem Betriebszustand der Diesel-Brennkraftmaschine 5 zuverlässig arbeiten kann. Bei der erfindungsgemäßen Auslegung der Verfahrens zum Regenerieren der Rußfilteranlage 1a wird somit ermöglicht, daß in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Diesel-Brennkraftmaschine 5 immer automatisch durch die zusätzliche Einspeisung der Ladeluft der Aufladeeinrichtung 2 über die Verbindungsleitung 12 im Brenner 10 solche Betriebsverhältnisse vorhanden sind, daß dieser zuverlässig gezündet und betrieben werden kann.If the diesel engine 5 is idling and the
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsvariante einer Rußfilteranlage 1b ist ebenfalls ein sogenanntes Einfilter-System, wobei die Darstellung der Diesel-Brennkraftmaschine 5 sowie die näheren Einzelheiten der Aufladeeinrichtung 2 weggelassen sind. Als wesentlicher Unterschied zu der Rußfilteranlage 1a ist bei der Rußfilteranlage 1b der Brenner 10′ in Fig. 2 nicht im Abgastrakt 4 angeordnet, sondern er ist zu diesem parallel geschaltet, d.h. er liegt in einem sogenannten BypaßZweig. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel wird dem Brenner 10′ sowohl Abgas aus dem Abgastrakt 4 als auch Ladeluft von der nicht dargestellten Aufladeeinrichtunt zugeführt. Alle weiteren in Fig. 1 gezeigten Einzelheiten stimmen sinngemäß bei der Ausführungsform der Rußfilteranlage 1b überein. Obgleich nicht näher dargestellt ist, kann es zweckmäßig sein, in der Verbindungsleitung 12 ein Rückschlagventil anzuordnen, das ein Durchgehen von Abgas aus dem Abgastrakt 4 in Richtung zu der Aufladeeinrichtung 2 bzw. dem Einlaß-System 8 der Diesel-Brennkraftmaschine verhindert.The embodiment variant of a
In Fig. 3 ist die Rußfilteranlage insgesamt mit 1c bezeichnet und als Beispiel eines Mehrfilter-Systems ist hierbei eine Auslegung mit zwei parallel geschalteten Rußfiltern 11, 11′ gewählt. Hierbei ist der Abgastrakt 4 verzweigt und in dem jeweiligen gebildeten Zweig ist dann der Rußfilter 11 bzw. 11′ angeordnet. An der Verzweigungsstelle des Abgastrakts 4 ist eine Klappe 14 angeordnet, die als Steuereinrichtung dient und die den Abgasstrom entsprechend ihrer Stellung durch den einen Rußfilter 11 _ wie beim dargestellten Beispiel gezeigt_lenkt. Wenn dieser Rußfilter 11 regeneriert werden muß, so wird die Klappe um etwa 90° aus der in Fig. 3 gezeigten Stellung verdreht und das Abgas im Abgastrakt 4 wird dann dem Rußfilter 11′ zugeleitet. Die insgesamt mit 9 bezeichnete Regenerierungseinrichtung umfaßt bei diesem Beispiel einen einzigen Brenner 10˝, der gemeinsam für die Regenerierung beider Rußfilter 11, 11′ bestimmt ist. Der Ausgang des Brenners 10˝ mündet in den Verzweigungsbereich des Abgastrakts 4 und mittels der Klappe 14 wird dann der vom Brenner 10" erzeugte heiße Abgasstrom zu dem jeweils zu regenerierenden Rußfilter 11 bzw. 11′ gelenkt. Dem Brenner 10˝ wird Ladeluft von der nicht dargestellten Aufladeeinrichtung über die Verbindungsleitung 12 zugeführt. Ferner ist eine Verbindungsleitung 15 dargestellt, über die eine Verbindung zwischen dem Abgastrakt 4 und der von der Aufladeeinrichtung kommenden Verbindungsleitung 12 hergestellt wird. Über diese Verbindungsleitung 15 wird dem Ladeluftstrom in der Verbindungsleitung 12 Abgas zugemischt, so daß der Brenner 10˝ mit einem Gemisch aus Ladeluft und Abgas aus dem Abgastrakt 4 versorgt wird.In Fig. 3, the soot filter system is generally designated 1c and, as an example of a multi-filter system, a design with two
Eine weitere Ausführungsvariante der Rußfilteranlage ist in Fig. 4 insgesamt mit 1d bezeichnet. Im Unterschied zu Fig. 3 zweigen bei der Ausbildungsform nach Fig. 4 von einem Vorschalldämpfer 16 im Abgastrakt 4 zwei parallel verlaufende Abgasleitungen 17, 18 ab, in denen jeweils ein Brenner 10˝′ angeordnet ist. Den Brennern 10′˝ sind jeweils Klappen 19, 19′ vorgeschaltet, und den Brennern 10˝′ ist jeweils ein Rußfilter filter 11, 11′ nachgeschaltet. Die Klappen 19, 19' dienen dazu, beispielsweise den Filter 11 von der Durchströmung durch das Abgas im Schließzustand abzukoppeln, um diesen Filter 11 zu regenerieren, während dann das Abgas durch den zweiten parallel geschalteten Rußfilter 11′ gereinigt wird. Die Klappe 19′ in der Abgasleitung 18 ist dann offen. 17 angeordnete Brenner 10′˝, der mit Ladeluft von der nicht dargestellten Aufladeeinrichtung versorgt wird, wird dann gezündet und in Betrieb genommen, so daß er zur Regenerierung des Rußfilters 11 heiße Verbrennungsgase liefert. Wenn nun bei diesem Beispiel die Klappe 19 bzw. 19′ im Schließzustand undicht ist, so erfolgt über den hierbei gebildeten Klappenspalt eine weitere Zumischung von Abgas aus dem Abgastrakt 4. Die Klappen 19, 19′ sind derart auslegt, daß in der Schließstellung immer ein gewisser Leckweg vorhanden ist und die Brenner 10˝′ in Fig. 4 im Mischbetrieb von Ladeluft und Abgas im Abgastrakt 4 betrieben werden.Another embodiment variant of the soot filter system is denoted overall by 1d in FIG. 4. In contrast to Fig. 3 branch in the embodiment of FIG. 4 from a
Beim Mischbetrieb der in den Zeichnungen dargestellten Brennern, d.h. wenn diese mit Abgas und Ladeluft versorgt werden, erhält man die eingangs in Verbindung mit Fig. 1 erläuterte Funktionsweise.When operating the burners shown in the drawings, i.e. if these are supplied with exhaust gas and charge air, the mode of operation explained at the outset in connection with FIG. 1 is obtained.
Natürlich können auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 bis 4 Regelventile u.dgl. in der Verbindungsleitung 12 und/oder der Verbindungsleitung 15 in Fig. 3 vorgesehen sein, um die Ladeluftzufuhr zu dem Brenner 10, 10′. 10˝, 10′˝ in entsprechender Weise zu steuern. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das als Beispiel dargestellte Doppelfilter-System oder Einfilter-System einer Rußfilteranlage 1a bis 1d beschränkt, sondern es können natürlich auch mehr als zwei Rußfilter vorgesehen sein, wobei die Auslegung dann in analoger Weise zu den Fig. 3 bis 4 getroffen ist. Die Anzahl der in der Rußfilteranlage 1a bis 1d vorgesehenen Rußfilter 11 bis 11′ hängt im wesentlichen von der Größe der Diesel-Brennkraftmaschine und/oder gegebenenfalls dem vorhandenen Platzbedarf ab. Bei Doppel- und Mehrfilter-Systemen ergibt sich der Vorteil, daß relativ wenig Luft der Aufladeeinrichtung für das Betreiben der Brenner 10, 10′, 10˝, 10′˝ der Aufladeeinrichtung entnommen wird, um nachteilige Beeinflußugen auf den Aufladebetrieb der Diesel- Brennkraftmaschine 5 zu verhindern. Dieser Vorteil ist insbesonders wesentlich, wenn bei der Rußfilteranlage 1a bis 1d eine Zumischung von Abgas aus dem Abgastrakt 4 erfolgt.Of course, in the embodiments according to FIGS. 2 to 4 control valves and the like. be provided in the connecting
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